Universiteit Leiden

nl en

Quantumcomputer-pionier Seth Lloyd Lorentz professor 2019

Seth Lloyd (MIT), een van de pioniers op het gebied van quantumcomputers, is dit jaar de Lorentz-Hoogleraar. Hij zal op 5 juni het Ehrenfest-colloquium houden, en op dinsdag 11, 18 en 15 juni lezingen over quantumcomputers.

Tegelijk in meerdere toestanden

Lloyd (1960) beschreef in 1993 het eerste technisch uitvoerbare ontwerp voor een quantumcomputer, een computer die bepaalde problemen veel sneller kan oplossen dan de huidige computers. Ook speelde hij een pioniersrol bij de theoretische onderbouwing voor het inmiddels snel groeiende vakgebied van quantuminformatie. 

In de quantummechanica kan een natuurkundig systeem, bijvoorbeeld een atoom of een elektron, in superpositie zijn. Dat betekent dat het tegelijkertijd in meerdere toestanden is. Een beroemd karikaturaal voorbeeld is Schrödinger’s kat, die in een superpositie van levend en dood zou kunnen zijn. 

Quantumcomputers maken gebruik van deze superposities. Een quantum-bit, of qubit, kan tegelijkertijd een 1 of een 0 zijn. In de woorden van Lloyd: een klassieke computer kan typisch maar één instructie tegelijkertijd uitvoeren, maar een quantumcomputer kan veel dingen tegelijkertijd doen.

Het heelal als supercomputer

Seth Lloyd is de 65e Lorentz-hoogleraar, een gasthoogleraarschap van een maand op uitnodiging van het Lorentz-Instituut voor Theoretische Natuurkunde, onderdeel van het Leids Instituut voor Onderzoek in de Natuurkunde (LION).

Het concept quantuminformatie is een een begrip dat Lloyd breed opvat. In 1988 promoveerde hij op het proefschrift ‘Black Holes, Demons, and the Loss of Coherence: How Complex Systems Get Information, and What They Do With It’. 

In 2006 schreef hij het boek Programming the Universe, waarin de natuurwetten en het complete heelal beschouwd worden als een gigantisch quantuminformatie-verwerkend systeem. ‘Ieder fysiek systeem bevat, registreert, en verwerkt quantuminformatie, alleen al door in de tijd te evolueren.’ Lloyd berekende onder andere  de maximale rekenkracht van het bekende universum. Ook stelde hij grappend dat de wet van Moore over steeds snellere computerchips over hooguit 600 jaar ten einde komt, ‘als het hele heelal op Windows draait.’

'We hadden patent moeten aanvragen'

In 2002 beschreef hij met promovendus Bill Kaminsky een quantum annealer, een speciaal type quantumcomputer, gebaseerd op supergeleidende chips. Maar uit hun berekeningen bleek ook dat hun ontwerp nooit helemaal perfect zou kunnen werken. ‘Wij, sukkels, vroegen geen octrooi aan’, zei hij in een interview.

Het Amerikaanse bedrijf D-wave bouwde het ontwerp vervolgens, en verkoopt het nu aan bedrijven als Google en NASA, waar het op mysterieuze wijze toch oplossingen van lastige rekenproblemen lijkt te vinden. 

Quantummechanisch bladgroen

Later richtte Lloyd zich op het afbakenen van het soort problemen waar quantumcomputers hun wonderbaarlijke versnelling waarmaken, en op onderzoek naar quantumeffecten in de natuur, bijvoorbeeld in bladgroen-eiwit, dat quantumeffecten gebruikt om fotosynthese efficiënter te maken. 

In interviews liet hij zich recent uit over de combinatie van quantumcomputers en machine learning, over de vraag of intelligente computers bewustzijn vertonen,  over de toekomst van quantumcomputers als doorbraak-technologie.

Lloyd leidt het Center for Extreme Quantum Information Theory (xQIT) aan het MIT. Maar met zijn academische wortels in mechanical engineering, ofwel werktuigbouwkunde, noemt hij zichzelf ook graag ‘quantum mechanic’.

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie